Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального, страница 23

Параметрические стабилизаторы напряжения с дросселями насыщения обычно выполняются в сочетании с кремниевыми стабилитронами, выполняющими роль источников опорного напряжения. Подобные стабилизаторы отличаются большим многообразием схемных решений. Один из простейших однополупериодных вариантов схем ПСН приведен на рисунке 2.9,а. Временные диаграммы изменения напряжений и магнитной индукции, характеризующие работу схемы стабилизатора, приведены на рисунке 2.9,б.              

В начале рабочего полупериода, когда напряжение питания переменного тока U_п.с открывает диод Д₃ (момент времени wt=0), магнитная индукция в сердечнике дросселя имеет значение B₁ обмотка дросселя представляет собой большое (по сравнению с R_н) сопротивление переменному току и все напряжение сети оказывается приложенным к дросселю Др.

На интервале 0<ωt<α₁ индукция в сердечнике Др изменяется от начального значения В₁ до индукции насыщения B_s. В момент ωt = α₁сердечник дросселя насыщается и практически все напряжение сети прикладывается к сопротивлению нагрузки R_н. В следующий полупериод (π <ωt<2π) полярность напряжения питающей сети изменяется на обратную, при этом диод Д₃ закрывается, а диод  Д₁ не пропускает ток до тех пор, пока напряжение сети U_п.с не превысит значение напряжения стабилизации U_ст кремниевого стабилитрона Д₂ (ωt = α₂).

На интервале α₂<ωt<α₃ к дросселю насыщения прикладывается напряжение U_др=U_п.с-U_ст, под действием которого индукция в сердечнике изменяется от В_s до В₁ и дроссель размагничивается.

Затем в момент времени ωt=α₃ напряжение питающей сети снова снижается до значения U_ст и стабилитрон Д₂ закрывается. Поскольку среднее за период значение напряжения на дросселе Др равно нулю, то среднее значение напряжения на нагрузке U_н должно оставаться равным среднему значению напряжения на стабилитроне независимо от питающего напряжения.

Среднее значение напряжения  на  нагрузке равно:

,

При достаточно больших значениях δ можно пользоваться приближенным выражением

Практически данную схему целесообразно использовать лишь s том случае, если стабильное выходное напряжение значительно меньше амплитудного значения напряжения питающей сети (δ>2÷3). Обратное напряжение на диоде Д₃ не превышает значения U_пс, а обратное напряжение на диоде Д₁ должно быть не меньше амплитудного значения U_пc. Ток стабилитрона Д₂ равен току холостого хода дросселя Др. Выходное напряжение в данной схеме ПСН при постоянном среднем значении имеет пульсирующий характер. Для его сглаживания на выход обычно включают емкостный фильтр (конденсатор С показан на рисунке 2.9,а пунктиром).

Режим работы параметрического стабилизатора напряжения с дросселем насыщения и емкостным фильтром по сравнению с рассмотренным выше существенно изменяется. Предположим, что емкость конденсатора С достаточно велика и пульсации на выходе отсутствуют. В этом случае в рабочий полупериод напряжение на нагрузке U_H действует встречно с напряжением питания U_п.с, поэтому дроссель Др насыщается под действием напряжения U_др= U_п.с-U_н. Когда индукция в сердечнике дросселя достигает значения B_s, напряжение сети прикладывается к нагрузке, подзаряжая конденсатор С до значения напряжения U_н. B управляющий полупериод напряжение U_н запирает диод Д₃, размагничивание дросселя насыщения происходит под действием напряжения U’_др= U_п.с-U_ст. Выходное напряжение ПСН (смотри рисунок 2.9,а) с емкостным фильтром равно U_н=U_ст

В реальном дросселе Др после его насыщения имеет место остаточная индуктивность из-за не прямоугольности петли гистерезиса магнитного   материала   сердечника